Les énergies renouvelables face au défi du développement durable.

La première partie de cet ouvrage présente les différentes filières renouvelables en analysant leurs spécificités et en les confrontant qualitativement et quantitativement aux besoins du développement.
La deuxième partie est consacrée aux perspectives de développement de ces énergies : place des renouvelables dans les divers scénarios mondiaux à moyen et long terme, problèmes d'environnement, rôle éventuel des ruptures technologiques.
La troisième partie aborde la question de l'adéquation des objectifs des politiques (mises en oeuvre ou proposées) aux impératifs du développement durable : énergies renouvelables (EnR) et développement durable dans les pays du Nord et du Sud, EnR et politique de coopération française, expériences des EnR en Afrique, comparaison des méthodes d'incitation au développement des EnR en Europe, analyse sociologique des réticences à l'adoption des EnR...
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Publié le : mardi 1 janvier 2002
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Les cahiers de
GLOBAL
HANCEC
Les énergies renouvelables
face au défi du développement durable
N° 15 – Février 2002 – ISSN 1270-377X – 15 EurosGlobal Chance
Association loi de 1901 Sommaire
à but non lucratif
(statuts sur simple demande)
41 rue Rouget de Lisle
92150 Suresnes
global-chance@wanadoo.fr Énergies renouvelables : données de base
Les énergies renouvelables, de quoi s'agit-il ? GC
3
Énergies renouvelables : où, combien et pour quoi faire ?
B. Dessus, F. Pharabod
Énergies renouvelables : perspectives
La place des énergies renouvelables dans les scénarios mondiaux à moyen et
long terme. GCLe Conseil d’Administration
de Global Chance 21Énergies renouvelables et effet de serre. GC
est composé de :
La fuite en avant technologique : l’exemple de l’hydrogène.
B. Dessus
Michel COLOMBIER
Ingénieur et économiste
Les énergies renouvelables confrontées au développementSecrétaire de l’Association
durableBenjamin DESSUS
Énergies renouvelables au Nord : une responsabilité environnementale, un
choix de société.Président de l’Association
E. BlausteinYves MARIGNAC
Développement durable au Sud : l’enjeu de l’accès à l’énergie.Consultant scientifique
E. BlausteinFrançois PHARABOD
Ingénieur chercheur Faut-il privilégier les énergies renouvelables dans la coopération Nord Sud ?
B. DevinTrésorier de l’Association
Béatrice QUENAULT Le programme d'électrification décentralisée en Afrique du Sud : un chemin
Economiste chaotique et sinueux.
N. WamukonyaJean-Claude RAY 37
Biophysicien Énergie et lutte contre la pauvreté : un autre débat que celui sur les
renouvelables.
Y. Sokona, J-Ph. Thomas
Quels instruments économiques pour stimuler le développement de
l’électricité renouvelable ?
Ph. Menanteau, M-L. Lamy
Les cahiers de Les contraintes sociologiques au développement des énergies renouvelables.
M-C. ZelemGlobal Chance n°15
Février 2002 Le développement durable au service de nouvelles industries pour le Nord ?
Y. Marignac
99Conclusions
Directeur de la publication :
Appels de BellevueBenjamin DESSUS 102
Rédaction :
François PHARABOD Ce numéro des cahiers de Global Chance est consultable sur le site
Maquette : Ivan PHARABOD
http://www.agora21.orgImprimerie : N.R.J.B.- Montmorency
Les cahiers de GLOBAL CHANCE - N°15 - Février 2002Editorial
C’est la première fois que Global Chance, qui fête ses 10 ans d’exis-
tence en 2002, consacre tout un numéro aux énergies renouvelables.
Très souvent évoquées en même temps que les autres ressources
énergétiques mobilisables aussi bien en Europe ou en France que pour
l’ensemble du monde dans nos cahiers successifs, elles nous ont
paru justifier aujourd’hui un numéro spécial. Nous avons choisi déli-
bérément de nous placer du point de vue du développement durable
et de confronter discours et réalités à cette nécessité.
Inquiets face au risque de réchauffement du climat et sensibilisés après
les attentats du 11 septembre à la fragilité des systèmes énergétiques
hypercentralisés qui sont la règle dans les pays industrialisés, nombreux
sont ceux qui dans ces pays voient dans le développement des
énergies renouvelables une réponse majeure (au côté ou non du
nucléaire) aux différents problèmes du siècle qui s’ouvre.
Les organisations internationales, de l’ONU au G8, proposent des
plans de relance des énergies renouvelables, l’Europe promulgue
des directives, l’Office Parlementaire des Choix Scientifiques et
Techniques français y consacre un rapport et propose des priorités
controversées. Bref, dans les pays industrialisés, une vogue nouvelle
pour ces nouveaux modes de production d’énergie.
Global Chance a déjà eu l’occasion bien des fois de rappeler que la première marge de manœuvre éner-
gétique dont dispose l’humanité se situe du côté de la demande d’énergie (la maîtrise de l’énergie) et
non pas seulement de l’offre d’énergie, fût elle renouvelable. Il reste indispensable de le rappeler une fois
de plus dans un contexte où la plupart des décideurs continuent à n’envisager la question énergétique
et environnementale qu’en termes de production et de substitutions d’énergies.
Cela étant dit, qu’y a-t-il en effet derrière le consensus quasi général exprimé par la plupart des acteurs
politiques et de nombreux industriels sur l’adéquation de l’ensemble des " EnR ", les énergies renouve-
lables, et le développement durable ? 1
Quels enjeux au Nord et au Sud, quelle réalité derrière les discours des uns et des autres, quelles pers-
pectives et quelles priorités ?
Pour éclairer ces différentes questions nous avons choisi une présentation en trois parties.
Dans un premier chapitre, nous regroupons une série de données de base de nature factuelles, en défi-
nissant les différentes filières renouvelables, en analysant leurs spécificités, en les confrontant qualitati-
vement et quantitativement aux besoins du développement.
Le deuxième chapitre est consacré aux perspectives que tracent les uns et les autres au développement
de ces énergies : place des renouvelables dans les divers scénarios mondiaux à moyen et long terme,
Les cahiers de GLOBAL CHANCE - N°15 - Février 2002problèmes d’environnement, rôle éventuel des ruptures technologiques.
Compte tenu de l’ensemble de ces éléments, le troisième chapitre aborde la question de l’adéquation des objec-
tifs et des politiques (mises en œuvre ou proposées) aux impératifs du développement durable : EnR et déve-
loppement durable dans les pays du Nord et du Sud, EnR et politique de coopération française, expériences des
EnR en Afrique, comparaison des méthodes d’incitation au développement des EnR en Europe, analyse sociolo-
gique des réticences à l’adoption des EnR, analyse critique du récent rapport parlementaire, autant d’éléments
qui permettent d’apporter des éclairages diversifiés sur cette confrontation sans concession du discours et de la
réalité.
En guise de conclusion, bien évidemment partielle et provisoire, la rédaction de Global Chance tente d’appor-
ter quelques éléments de synthèse, de réflexion et de proposition pour l’action sur la question traitée dans ces
cahiers.
Global Chance
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Les cahiers de GLOBAL CHANCE - N°15 - Février 2002ÉNERGIES RENOUVELABLES
DONNÉES DE BASE
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Les cahiers de GLOBAL CHANCE - N°15 - Février 2002Les cahiers de GLOBAL CHANCE - N°15 - Février 2002Les énergies
renouvelables de quoi
Global Chance s’agit-il ?
Les énergies renouvelables font depuis la première Et d’abord de quoi parle-t-on ?
crise pétrolière en 1973 l’objet des discours les plus On range sous le terme d’énergies renouvelables
1divers. Leurs zélateurs en font parfois la panacée uni- un ensemble d’énergies inépuisables à l’échelle
verselle en leur prêtant la capacité à satisfaire lar- humaine, la plupart issues de l’activité solaire
gement et à bon marché l’ensemble des besoins de mais qui se manifestent à travers des phénomènes
l’humanité sans risques de pénurie et sans problè- physiques très divers.
me d’environnement. D’autres, se fondant unique- • Une énergie photonique :
ment sur l’analyse des marchés à court terme, ne - l’énergie solaire, qui provient du flux de
voient dans les renouvelables qu’un appoint margi- photons solaires sur la surface terrestre.
nal au bilan énergétique dans un avenir prévisible • Des énergies mécaniques :
et reportent chaque année plus loin la date d’une - l’énergie éolienne qu’on peut tirer de la force du
émergence significative de ces solutions. Depuis le vent qui circule des hautes vers les basses pres-
début des années 90, les préoccupations, d’abord de sions dans l’atmosphère terrestre,
réchauffement du climat et plus récemment de déve- - l’énergie hydraulique gravitaire, qu’on peut tirer
loppement durable ont relancé l’intérêt autour de ces de la force mécanique des chutes d’eau,
sources renouvelables, mais toujours dans la même - l’énergie marémotrice qui tire parti des courants
ambiguïté sur les enjeux réels qu’on peut leur assi- associés aux marées des océans,
gner raisonnablement dans les différents pays du - l’énergie des vagues qui tire profit de l’énergie
monde à plus ou moins long terme. Le consensus mécanique des vagues, elles-mêmes
affiché au travers des discours politiques des uns et produites par le vent.
des autres sur les enjeux attachés à leur dévelop- • Des énergies thermiques :
pement n’a pourtant pas conduit dans l’immédiat la - la géothermie qui exploite le flux de
plupart des pays développés à un effort public conti- chaleur qui provient des couches
nu, qui puisse se comparer à ceux consentis pour profondes de la terre,
les énergies fossiles ou l’énergie nucléaire. - l’énergie thermique des mers qui
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Comment rendre la discussion possible sur des exploite les différences de température
bases tant soit peu objectives et quantifier peu ou entre la surface et les couches profondes
prou les enjeux des différentes énergies renouve- des mers tropicales.
lables raisonnablement utilisables à chaque • Des énergies de combustion :
époque et dans chaque région du monde ? - d’un combustible ou d’un carburant
Comment juger de la pertinence des politiques renouvelable, qu’on appelle biomasse, tiré
proposées par les uns et les autres au nom du de la matière organique (les plantes, les
développement de l’environnement, du dévelop- arbres, les déchets animaux, etc.), elle-
pement durable pour développer l’usage de ces même fabriquée grâce au soleil par la
ressources ? photosynthèse du carbone.
Les cahiers de GLOBAL CHANCE - N°15 - Février 2002Toutes ces sources d’énergie peuvent être n’est pas sûr d’en disposer au moment où l’on
transformées par des moyens plus ou moins en a besoin.
sophistiqués en énergie directement utile à - Ensuite parce que ces énergies sont disper-
l’homme. C’est ce qu’on appelle des « filières sées et généralement peu transportables sous
énergétiques ». Chaque filière tire parti d’un leur forme originelle, à l’exception notable du
des phénomènes cités plus haut (photonique, bois qui se transporte bien. Dans la plupart
gravité, gradient de pression, chaleur, etc.) à des cas, il faut utiliser les énergies renouve-
travers des processus de transformation lables à l’endroit même où elles se
physique pour aboutir à une forme d’énergie manifestent alors que les concentrations de
directement utilisable par l’homme pour satis- population peuvent s’en trouver éloignées ;
faire ses besoins de chaleur, de force motrice c’est le cas du Groenland très peu peuplé et
fixe, d’électricité (pour faire tourner des disposant d’un potentiel considérable
machines, s’éclairer, alimenter électroménager d’énergie éolienne ou du Sahara disposant
et ordinateurs), de force motrice mobile pour d’un énorme potentiel d’énergie photonique
assurer les transports. La notion de filière solaire.
recouvre donc à la fois l’origine de l’énergie Tout le monde connaît les filières les plus
mais aussi le besoin final qu’il s’agit de satis- courantes, le feu de bois pour se chauffer ou
faire. faire la cuisine, le chauffage de l’eau dans un
Cette notion n’est évidemment pas spécifique capteur peint en noir placé derrière une vitre
aux renouvelables et s’applique aussi bien pour réaliser un chauffe-eau solaire, les
aux énergies fossiles. Quand on dispose par moulins à vent ou les turbines hydrauliques.
exemple de pétrole, un concentré d’énergie D’autres filières font appel à des phénomènes
aisément transportable et stockable, on peut à plus complexes comme par exemple le
partir de plusieurs filières, fournir de la photovoltaïque ou la thermodynamique pour
chaleur (à travers une chaudière ou un four), produire directement de l’électricité à partir
de l’électricité (avec une centrale thermique du soleil ou la fermentation alcoolique pour
ou un diesel) ou du carburant pour faire obtenir des carburants.
tourner le moteur de sa voiture. En fait, à Il existe une dizaine de filières d’énergies
partir d’une source d’énergie primaire comme renouvelables qui méritent une attention toute
2le pétrole, on peut sans grande difficulté particulière parce qu’elles représentent dès
décliner l’ensemble des applications répon- maintenant ou à court ou moyen terme un
dant aux besoins d’énergie utile des hommes. potentiel important au niveau mondial.
Dans le cas des énergies renouvelables au Certaines d’entre elles ont atteint le stade du
contraire, des spécificités s’introduisent, des marché ou de la démonstration technique et
applications privilégiées à des besoins déter- économique, au moins dans des zones et des
minés apparaissent, des impossibilités circonstances favorables et sont capables de
pratiques aussi, qui viennent restreindre la répondre à des besoins importants de
possibilité pratique d’usage de ces énergies. nombreuses régions du monde. D’autres
Pourquoi ? Principalement pour deux raisons : encore en développement présentent des
- D’abord parce que ces énergies ne sont pas potentiels importants à moyen et long terme.
toutes constamment à notre disposition « à Le tableau 1 qui les regroupe est établi en
l’état naturel » : le soleil ne brille pas la nuit et croisant les principaux besoins énergétiques
s’affaiblit fortement avec les passages et les sources d’énergie renouvelable. On a
nuageux, le vent souffle quand il veut, les indiqué par des étoiles les cases qui corres-
barrages ne stockent l’eau que pour quelques pondent pour chaque source renouvelable
mois, les déchets de l’agriculture finissent par aux applications les plus significatives (de
pourrir. Comme on ne sait généralement pas cinq étoiles pour les principales à une pour
3ou mal stocker ces sources d’énergie dans celles qui restent marginales) . L’observation
leur état naturel (à l’exception du bois), on rapide de ce tableau confirme les propos
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Les cahiers de GLOBAL CHANCE - N°15 - Février 2002
Données de baseDe quoi s’agit-il ?
Électricité renouvelable et besoins du réseau.
Les différents usages de l’électricité (l’éclairage, l’électroménager, le froid, l’eau chaude sanitaire le chauffage des locaux, les
moteurs ou les fours industriels) présentent des caractéristiques temporelles très diverses dans la journée (pointe d’éclairage
du soir), la semaine (arrêt des machines industrielles le week-end), ou l’année (chauffage des locaux, vacances d’été des
entreprises). Les besoins de puissance électrique varient donc constamment et dans de grandes proportions au cours de la
journée, de la semaine et des saisons.
Dans le cas d’une production d’électricité fossile, on peut répondre aux fluctuations des besoins en installant les capacités de
puissance suffisantes (le maximum de puissance probable) en stockant à proximité les combustibles nécessaires, en amont de
la production d’électricité. On module alors le régime de production électrique en fonction des besoins instantanés (soit en
faisant marcher à régime variable un outil unique de production, soit en démarrant successivement des tranches de produc-
tion au rythme de l’évolution des besoins).
On peut aussi tenter, en raccordant sur un même réseau de nombreux clients qui présentent des caractéristiques très
diverses d’utilisation dans le temps de l’électricité de « lisser la courbe de charge ». Si l’usine untel qui appelle au cours de la
journée une puissance constante de 300 kW ferme le soir à 18 heures, elle libérera cette puissance pour d’autres usages, par
exemple ceux d’une centaine de clients domestiques dont les besoins d’électricité se situent justement en fin d’après-midi.
C’est sur ce principe qu’une société comme EDF établit une tarification variable dans le temps pour inciter ses clients à
décaler les usages de pointe vers des usages d’heures creuses.
Qu’en est-il quand une part de cette électricité est produite à partir d’énergies renouvelables ?
Du point de vue de la production d’électricité, la caractéristique principale n’est pas le caractère renouvelable de la
ressource mais son degré d’intermittence et le caractère plus ou moins aléatoire de sa disponibilité.
L’intermittence : elle peut être journalière comme le rayonnement solaire, ou les marées. Elle est alors connue, inéluctable,
mais totalement prévisible. Elle peut être saisonnière (les précipitations par exemple).
L’aspect aléatoire. On sait que le climat moyen d’une région déterminée s’accompagne de fluctuations importantes : les
années de sécheresse exceptionnelle et d’hydraulicité maximale se succèdent, les journées ensoleillées et pluvieuses, etc.
Ces deux caractéristiques aux conséquences diverses viennent compliquer ou limiter, plus ou moins, selon les filières et
l’organisation adoptée (réseau ou hors réseau), l’usage des sources renouvelables pour satisfaire les besoins d’électricité
d’une société donnée.
C’est particulièrement vrai pour le soleil et le vent, énergies intermittentes et aléatoires. De plus dans ces deux cas, on ne
connaît pas de moyen pratique (au contraire de l’hydraulique ou du bois par exemple) de stocker la ressource en amont de
la production d’électricité ; seules restent des possibilités de stockage de l’électricité (soit par pompage d’eau, soit par batte-
ries, soit sous forme de chaleur, soit par fabrication d’un composé chimique capable lui-même de fournir de l’énergie, par
exemple de l’hydrogène). De ce point de vue par contre, la biomasse et l’hydraulique de barrage présentent des caractéris-
tiques bien plus proches des fossiles
La question se pose donc principalement pour le soleil et le vent. Il faut en utiliser les flux d’énergie quand ils se présentent
et là où ils sont, les transformer en électricité sur place et les insérer au mieux (éventuellement avec un stockage d’électri-
cité) pour répondre aux fluctuations de la demande des utilisateurs.
Deux exemples concernant le photovoltaïque. Celui-ci produit une puissance électrique directement proportionnelle au flux
solaire incident sur les photopiles. Il est donc particulièrement bien adapté aux besoins électriques qui se situent au milieu
des journées à fort ensoleillement. C’est le cas de la climatisation. Il est par contre beaucoup moins bien adapté aux
besoins d’éclairage domestique qui se situent par principe après le coucher du soleil et qui sont d’autant plus importants que
la période journalière d’ensoleillement est courte.
Il existe une variété de solutions pour pallier tout au moins partiellement ces difficultés .
• Pour les applications hors réseau, où la mutualisation de besoins très divers n’est pas possible, plusieurs solutions peuvent
être envisagées :
- la première, trop souvent négligée, consiste à faire tous les efforts de maîtrise de la demande d’électricité , en quantité par
l’utilisation d’appareils économes, et dans le temps, en décalant les uns par rapport aux autres le démarrage d’appareils dont
l’utilisation peut être décalée sans inconvénient majeur,
- la seconde consiste à stocker l’énergie électrique produite généralement grâce à des batteries,
- la dernière consiste à installer un second système de production utilisant une ressource stockable qui viendra secourir la
première en cas où elle fait défaut.
Dans ces deux derniers cas, on s’expose à des frais conséquents d’investissement et de fonctionnement supplémentaires.
• Pour les applications sur le réseau, on dispose de deux marges de manœuvre supplémentaires : mutualisation de besoins
7divers et de moyens de production diversifiés et géographiquement disséminés. Si la part des énergies renouvelables aléa-
toires et intermittentes reste modeste, on pourra compter sur la puissance déjà installée sur le réseau et déjà plus ou moins
modulable pour assurer la sécurité d’approvisionnement. De même la mise en réseau de centres de production disséminés
et utilisant des ressources renouvelables diversifiées provoque un effet de complémentarité qui permet d’assurer une
meilleure disponibilité moyenne d’électricité. On pourra alors considérer que la mise en service de la ressource renouvelable
s’apparente à une économie d’énergie stockable (en particulier fossile). Mais cette complémentarité géographique suppose un
renforcement des réseaux de transport et de distribution qui va a priori à l’encontre de l’avantage généralement attribué au
caractère d’autonomie locale des énergies renouvelables.
Si la part des ressources renouvelables intermittentes et ou aléatoires sort de la marginalité (par exemple au-dessus de 10%
en énergie annuelle), on sera amené à installer des capacités de production supplémentaires utilisant des combustibles stoc-
kables pour assurer dans tous les cas la fourniture. Cette sécurité s’obtient au prix d’un surcoût pour assurer la continuité
des approvisionnements. La discussion actuelle sur le degré de participation de parcs importants d’éoliennes aux pointes
journalières et saisonnières de la France métropolitaine est le reflet de cette préoccupation économique.
Les cahiers de GLOBAL CHANCE - N°15 - Février 2002précédents. En dehors de la biomasse dont Le tableau 1 fait ressortir les points suivants :
les applications peuvent couvrir pratiquement Le solaire thermique (les capteurs solaires), la géo-
tout le spectre des usages, y compris celui de thermie et la biomasse sous ses différentes formes
carburant (pour deux de ses filières), la sont bien adaptés pour répondre aux besoins de
plupart des sources renouvelables se voient chaleur basse température qu’on rencontre dans
cantonnées à une ou deux applications signi- l’habitat, le tertiaire et l’industrie.
ficatives et ne sont pas naturellement La biomasse et beaucoup plus marginalement
adaptées à certains usages, en particulier celui le solaire sous concentration sont bien
des transports non électriques. Bien entendu, adaptés aux applications de cuisson domes-
comme nombre de ces filières conduisent à tique. Seule pratiquement la biomasse est bien
l’électricité, on peut au prix d’une complexité adaptée aux applications haute température
accrue, de rendements décroissants et de dans l’industrie où elle peut se substituer au
coûts croissants, obtenir les autres services charbon.
énergétiques à partir de cette électricité En ce qui concerne l’électricité hors réseau,
4(cuisine, chauffage, au besoin carburants) . on trouve une bonne adéquation entre les
Tableau 1. Les principales filières renouvelables et leurs usages
Ordres de grandeur Eau Chauffage Cuisine Chaleur Electricité Electricité Carburants
des potentiels chaude des locaux industrielle hors réseau sur réseau
d'application sanitaire MT et HT
I - Solaire
Solaire thermique
capteurs plans ***** *****
concentration ** *
Solaire thermodynamique ***
Solaire photovolatïque ***** **
II - Hydraulique
grande hydraulique >10 MW *****
petite hydraulique ***** *****
Marémotrices ***
III- Eolien
< 50 kW ****
> 50 kW *****
IV - Energie des vagues ** **
V - Géothermie
basse tempéraure < 100 °C ***** ****
haute température > 200 °C ***
VI Energie thermique des mers **
VII - Biomasse
Déchets organiques
incinération **** **** **** ****
méthanisation **** **** **** **** **** **** ***
Bois énergie
bois de feu hors commercial *** ***** ***** ***
bois moderne ***** ***** ***** ***** **** *****
Cultures énergétiques
taillis , forêts *** *** *** **** *** *****
colza, canne, betterave ****
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Les cahiers de GLOBAL CHANCE - N°15 - Février 2002
Données de base

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